CN106187665B - 吸收分离异丁烯装置轻烃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法，主要解决现有技术中能耗较高的问题。本发明通过采用一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法，采用吸收多次冷却、解吸多次加热和不完全清晰分割以及优化物料换热并避免使用低温冷量等技术手段，减少溶剂循环量，降低公用工程消耗，蒸汽消耗下降到0.280～0.296吨/吨产品，电力消耗下降到60～68千瓦/吨产品的技术方案较好地解决了上述问题，可用于吸收分离异丁烯装置中的轻烃。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法。
背景技术
异丁烯化学分子式为(CH3)2C＝CH2，又称2-甲基丙烯，是一种重要的化工原料。主要作为甲基叔丁基醚MTBE合成的原料，也可以用于生产丁基橡胶、异戊橡胶、聚异戊烯橡胶等弹性体，还可以用于生产各种精细化学品。随着MTBE等下游产品的需求日趋扩大，增加异丁烯的产量以满足需求已经成为石油化工行业一个迫在眉睫的重要课题。
在石化行业里，异丁烯由炼厂气和蒸汽热裂解的混合碳四组分中分离获得，二者的含量分别为5％～12％和20％～30％左右。另外，采用异丁烷脱氢工艺方法也是一个重要获得异丁烯的途经，反应气中碳四及以上组分含量在90％以上。现有异丁烷脱氢技术中，异丁烷脱氢反应后的气体含有氢气/轻烃组分，如用常规冷凝分离方法，将有部分异丁烷/异丁烯不能冷凝下来，与氢气/轻烃一起作为燃料而损失掉。为避免异丁烷/异丁烯的损失，需要将异丁烷/异丁烯中的氢气/轻烃组分分离出来；通常采用深冷分离方法，而为了达到深冷分离的工艺操作条件，需要使用三级压缩机压缩和冷箱换热，其工程建设投资相当大，同时在操作过程中的能耗也相当大。
CN201210150386.5异丁烷制异丁烯的方法，公开了将脱氢反应后的物流压缩、冷却、分离后，采用吸收分离法，气相物流经过吸收装置和解吸装置进行异丁烷/异丁烯与氢气/轻烃组分的分离；该方法减少了设备的投资，降低了能耗。
CN 201110412796.8一种吸收分离异丁烷脱氢制异丁烯反应产品气的系统及方法，公开了该系统的吸收塔、解吸塔和脱碳四塔吸收分离反应产品气中的异丁烯，该方法不设置冷冻机组，可降低能耗，节省投资。
CN 201110279313.1一种低碳烃类分离及甲醇制烯烃(M-OS/MTO)气体分离工艺流程，公开了油吸收分离低碳烃类的方法，采用一股以上吸收剂将甲烷/氢从碳二及以上重组分中分离出来。由于采用多股吸收剂，使设备投资和能耗显著降低，同时乙烯和丙烯的回收率进一步提高。
CN 201210150386.5采用一股吸收剂，吸收塔塔顶温度10～40℃，需要使用冷冻水而额外消耗蒸汽和电能；解吸塔塔顶温度45～60℃，由于操作温度较低，解吸效率较低，设备尺寸较大。
CN 201110412796.8也采用一股吸收剂，吸收塔塔釜温度40～80℃，由于操作温度较高，吸收效率较低，设备尺寸较大；解吸塔塔釜温度100～200℃，操作温度高，需要使用高能位的蒸汽。
CN 201110279313.1虽然采用多股吸收剂，但是仅仅应用于MTO装置，该反应气中碳四及以上组分的含量只有0.00～16.86％，与异丁烯装置反应气中碳四及以上组分含量≥90％相差甚远。另外，该方法采用C3、C4混合物作为主要吸收剂，C4、C5及以上混合物作为吸收剂，这些吸收剂沸点低，是异丁烯装置待分离的关键组分，无法作为异丁烯装置的吸收剂。同时，该方法的反应气分离要求与异丁烯装置反应气分离要求也不同，该方法是将甲烷/氢从碳二及以上重组分中分离出来，而异丁烯装置是将甲烷/氢和碳二组分从碳三及以上重组分中分离出来。
由此，现有技术存在公用工程消耗多，能耗也高；MTO气体油吸收分离方法无法应用到异丁烯装置等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中能耗较高的问题，提供一种新的吸收分离异丁烯装置轻烃的方法。该方法具能耗较低的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法，异丁烷原料和水蒸汽(101)进入脱氢反应器(1)在催化剂的作用下反应生成包括异丁烯的产品气和水蒸汽(102)，经过冷凝器(2)和气液分离器(3)冷却冷凝，气液分离器(3)底部流出的冷凝水(103)外送，气液分离器(3)顶部流出的产品气(104)经过压缩机(4)加压，加压后的气相为加压产品气(105)送吸收塔(5)塔釜；加压后的液相为压缩机凝液(111)送到脱轻烃塔(8)进料口；补充溶剂(110)和冷却后的解吸塔(7)塔釜液相物料(109)合并进入吸收塔(5)塔顶吸收加压产品气(105)中的碳三及以上重组分，吸收塔(5)塔顶气相物料(108)外送；吸收塔(5)塔釜液相出料(106)与溶剂回收塔(10)塔釜液相出料(116)合并后与解吸塔(7)塔釜液相物料(109)在溶剂冷却器(6)内进行换热，解吸塔(7)塔釜液相物料(109)被冷却后与补充溶剂(110)合并进入吸收塔(5)塔顶，而被加热的液相物料(107)进入解吸塔(7)塔顶，在解吸塔(7)内液相物料(107)中的碳四组分及以下轻组分从溶剂中解吸出来，解吸塔(7)塔顶物料(112)和压缩机凝液(111)进入脱轻烃塔(8)，从脱轻烃塔(8)塔顶流出物料(113)进入塔顶分凝器(9)，塔顶分凝器气相物料(114)的一部分返回到压缩机(4)入口，脱轻烃塔(8)塔釜出料(115)进入溶剂回收塔(10)，溶剂回收塔(10)塔釜液相出料(116)与吸收塔(5)塔釜液相出料(106)合并后进入溶剂冷却器(6)，溶剂回收塔(10)塔顶出料(117)进入脱碳三塔(11)，塔顶出料(118)为碳三馏分外送，塔釜出料(119)为碳四馏分外送；其中，吸收塔(5)液相物料采用多次冷却、解吸塔(7)液相物料采用多次加热的工艺流程，吸收塔(5)采用不完全清晰分割法，保证塔顶不含碳三及以上重组分和溶剂，微量轻烃在后续的脱轻烃塔(8)中分离出来；解收塔(7)采用不完全清晰分割法，保证塔釜不含碳四组分及以下轻组分，微量溶剂在后续的溶剂回收塔(10)中分离出来；脱轻烃塔(8)采用不完全清晰分割法，保证塔釜不含甲烷/氢和碳二组分；溶剂回收塔(10)采用不完全清晰分割法，保证塔顶不含溶剂。
上述技术方案中，优选地，以重量计，塔顶分凝器气相物料(114)的0.2～0.8％返回到压缩机(4)入口。
上述技术方案中，优选地，脱氢反应器(1)的工艺条件：采用Pt/Cr/Al2O3催化剂、操作表压为0.15～0.45MPa、操作温度为520～640℃、异丁烷重量空速2.5～5.5小时-1、异丁烷/氢气摩尔比为2.0～3.8：1、异丁烷/水蒸汽摩尔比为0.2～0.8：1、异丁烷单程转化率为40％、异丁烯收率为42％。
上述技术方案中，优选地，吸收塔(5)的操作表压为0.4～0.6MPa，塔顶温度为40～50℃，塔釜温度为45～55℃，吸收塔(5)液相物料冷却次数2～6次；解吸塔(7)的操作表压为0.4～0.6MPa，塔顶温度为90～100℃，塔釜温度为125～135℃，解收塔(7)液相物料加热次数2～6次。
上述技术方案中，优选地，溶剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、C6～C8抽余油中的至少一种。
上述技术方案中，优选地，脱轻烃塔(8)的操作条件：操作表压为0.6～0.8MPa，塔顶温度为50～70℃，塔釜温度为140～180℃。
上述技术方案中，优选地，溶剂回收塔(10)的操作条件：操作表压为0.5～0.7MPa，塔顶温度为80～100℃，塔釜温度为160～180℃。
上述技术方案中，优选地，脱碳三塔(11)的操作条件：操作表压为0.4～0.6MPa，塔顶温度为45～60℃，塔釜温度为135～170℃。
本发明涉及一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法，采用吸收多次冷却、解吸多次加热和不完全清晰分割以及优化物料换热并避免使用低温冷量等技术手段，从而减少溶剂循环量，降低公用工程消耗。蒸汽消耗下降到0.280～0.296吨/吨产品，电力消耗下降到60～68千瓦/吨产品，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1、脱氢反应器；2、冷凝器；3、气液分离器；4、压缩机；5、吸收塔；6、溶剂冷却器；7、解吸塔；8、脱轻烃塔；9、塔顶分凝器；10、溶剂回收塔；11、脱碳三塔；101、异丁烷原料和水蒸汽；102、产品气和水蒸汽；103、冷凝水；104、产品气；105、加压产品气；106、吸收塔塔釜出料；107、解吸塔塔顶进料；108、吸收塔塔顶出料；109、解收塔塔釜出料；110、补充溶剂；111、压缩机凝液；112、解吸塔塔顶出料；113、脱轻烃塔塔顶出料；114、塔顶分凝器气相物料；115、脱轻烃塔塔釜出料；116、溶剂回收塔塔釜出料；117、溶剂回收塔塔顶出料；118、脱碳三塔塔顶出料；119、脱碳三塔塔釜出料。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【对比例1】
以10万吨/年异丁烷脱氢制异丁烯装置为例，产品气的组成见表1。
表1
| 温度 | 38℃ | 压力 | 0.11MPa |
| 组成 | wt％ | 组成 | wt％ |
| 氢气 | 2.900 | 甲烷 | 0.800 |
| 乙烷 | 0.300 | 乙烯 | 0.300 |
| 丙烷 | 1.200 | 丙烯 | 0.400 |
| 异丁烷 | 53.900 | 正丁烷 | 1.000 |
| 正丁烯 | 0.900 | 异丁烯 | 38.300 |
现有技术中，生产规模为10万吨/年异丁烷脱氢制异丁烯装置，吸收分离轻烃的方法采用不含多次冷却的吸收塔，不含多次加热的解吸塔；而且吸收塔，解吸塔，脱轻组分塔，脱重组分塔都是完全清晰分割分离塔，由此，蒸汽消耗为3.8～4.2吨/小时，电力消耗为900～1100千瓦。
【实施例1】
一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法，如图1所示，以吸收塔(5)进行4次冷却、解吸塔(7)进行4次加热为例，异丁烷原料和水蒸汽(101)进入脱氢反应器(1)在催化剂的作用下发生异丁烷脱氢反应生成异丁烯产品气，产品气和水蒸汽(102)经过冷凝器(2)和气液分离器(3)冷却冷凝，水蒸汽冷凝为冷凝水，在气液分离器(3)内进行气液分离，气液分离器(3)底部流出的冷凝水(103)外送。气液分离器(3)顶部流出的产品气(104)经过压缩机(4)加压，加压后的气相为加压产品气(105)送吸收塔(5)塔釜；加压后的液相为压缩机凝液(111)送到脱轻烃塔(8)进料口。补充溶剂(110)和冷却后的循环溶剂合并进入吸收塔(5)塔顶吸收加压产品气(105)中的碳三及以上重组分，保证吸收塔(5)塔顶不含碳三及以上重组分和溶剂，吸收塔(5)塔顶气相物料(108)外送。吸收塔(5)塔釜液相出料(106)与溶剂回收塔(10)塔釜液相出料(116)合并后与解吸塔(7)塔釜液相物料(109)在溶剂冷却器(6)内进行换热，解吸塔(7)塔釜液相物料(109)被冷却后与补充溶剂(110)合并进入吸收塔(5)塔顶，而被加热的液相物料(107)进入解吸塔(7)塔顶，在解吸塔(7)内液相物料(107)中的碳四组分及以下轻组分从溶剂中解吸出来，该物料(112)从解吸塔(7)塔顶流出，进入脱轻烃塔(8)进料口，保证解吸塔(7)塔釜不含碳四组分及以下轻组分。解吸塔(7)塔顶物料(112)和压缩机凝液(111)进入脱轻烃塔(8)，从脱轻烃塔(8)塔顶流出物料(113)进入塔顶分凝器(9)，微量塔顶分凝器气相物料(114)返回到压缩机(4)入口，保证脱轻烃塔(8)塔釜不含甲烷/氢和碳二组分。脱轻烃塔(8)塔釜出料(115)进入溶剂回收塔(10)，溶剂回收塔(10)塔釜液相出料(116)与吸收塔(5)塔釜液相出料(106)合并后进入溶剂冷却器(6)，保证溶剂回收塔(10)塔顶不含溶剂。溶剂回收塔(10)塔顶出料(117)进入脱碳三塔(11)，塔顶出料(118)为碳三馏分外送，塔釜出料(119)为碳四馏分外送。
以10万吨/年异丁烷脱氢制异丁烯装置为例，产品气组成见表1。采用本发明的技术方案工艺操作参数：脱氢反应器(1)的工艺条件：采用Pt/Cr/Al2O3催化剂、操作表压为0.25MPa、操作温度为590℃、异丁烷重量空速3.5小时-1、异丁烷/氢气摩尔比为2.9：1、异丁烷/水蒸汽摩尔比为0.5：1、异丁烷单程转化率为40％、异丁烯收率为42％。吸收塔(5)的操作压力为0.5MPa，塔顶温度为45℃，塔釜温度为50℃，吸收塔(5)液相物料冷却次数4次；解吸塔(7)的操作压力为0.5MPa，塔顶温度为95℃，塔釜温度为130℃，解收塔(7)液相物料加热次数4次。脱轻烃塔(8)的操作条件：操作表压为0.7MPa，塔顶温度为58℃，塔釜温度为170℃。溶剂回收塔(10)的操作条件：操作表压为0.6MPa，塔顶温度为92℃，塔釜温度为170℃。脱碳三塔(11)的操作条件：操作表压为0.5MPa，塔顶温度为53℃，塔釜温度为155℃。溶剂为环己烷。以重量计，塔顶分凝器气相物料(114)的0.4％返回到压缩机(4)入口。由此，蒸汽消耗为3.6吨/小时，电力消耗为800千瓦。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为20万吨/年异丁烷脱氢制异丁烯装置，产品气组成见表1。只是操作条件改变，采用本发明的技术方案工艺操作参数：脱氢反应器(1)的工艺条件：采用Pt/Cr/Al2O3催化剂、操作表压为0.35MPa、操作温度为600℃、异丁烷重量空速4.5小时-1、异丁烷/氢气摩尔比为3.2：1、异丁烷/水蒸汽摩尔比为0.6：1、异丁烷单程转化率为40％、异丁烯收率为42％。吸收塔(5)的操作表压为0.5MPa，塔顶温度为45℃，塔釜温度为50℃，吸收塔(5)液相物料冷却次数6次；解吸塔(7)的操作表压为0.5MPa，塔顶温度为95℃，塔釜温度为130℃，解收塔(7)液相物料加热次数6次。脱轻烃塔(8)的操作条件：操作表压为0.7MPa，塔顶温度为60℃，塔釜温度为170℃。溶剂回收塔(10)的操作条件：操作表压为0.6MPa，塔顶温度为90℃，塔釜温度为170℃。脱碳三塔(11)的操作条件：操作表压为0.5MPa，塔顶温度为50℃，塔釜温度为160℃。溶剂为二甲苯。以重量计，塔顶分凝器气相物料(114)的0.5％返回到压缩机(4)入口。由此，蒸汽消耗为7.0吨/小时，电力消耗为1500千瓦。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，仍以10万吨/年异丁烷脱氢制异丁烯装置为例，产品气组成见表1。只是操作条件改变，采用本发明的技术方案工艺操作参数：脱氢反应器(1)的工艺条件：采用Pt/Cr/Al2O3催化剂、操作表压为0.15MPa、操作温度为520℃、异丁烷重量空速2.5小时-1、异丁烷/氢气摩尔比为2.0：1、异丁烷/水蒸汽摩尔比为0.2：1、异丁烷单程转化率为40％、异丁烯收率为42％。吸收塔(5)的操作表压为0.4MPa，塔顶温度为40℃，塔釜温度为45℃，吸收塔(5)液相物料冷却次数2次；解吸塔(7)的操作表压为0.4MPa，塔顶温度为90℃，塔釜温度为125℃，解收塔(7)液相物料加热次数2次。脱轻烃塔(8)的操作条件：操作表压为0.6MPa，塔顶温度为50℃，塔釜温度为140℃。溶剂回收塔(10)的操作条件：操作表压为0.5MPa，塔顶温度为80℃，塔釜温度为160℃。脱碳三塔(11)的操作条件：操作表压为0.4MPa，塔顶温度为45℃，塔釜温度为135℃。溶剂为50％甲苯+50％二甲苯二种物料组成的混合物。以重量计，塔顶分凝器气相物料(114)的0.2％返回到压缩机(4)入口。由此，蒸汽消耗为3.7吨/小时，电力消耗为850千瓦。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件和步骤，仍以10万吨/年异丁烷脱氢制异丁烯装置为例，产品气组成见表1。只是操作条件改变，采用本发明的技术方案工艺操作参数：脱氢反应器(1)的工艺条件：采用Pt/Cr/Al2O3催化剂、操作表压为0.45MPa、操作温度为640℃、异丁烷重量空速5.5小时-1、异丁烷/氢气摩尔比为3.8：1、异丁烷/水蒸汽摩尔比为0.8：1、异丁烷单程转化率为40％、异丁烯收率为42％。吸收塔(5)的操作表压为0.6MPa，塔顶温度为50℃，塔釜温度为55℃，吸收塔(5)液相物料冷却次数2次；解吸塔(7)的操作表压为0.6MPa，塔顶温度为100℃，塔釜温度为135℃，解收塔(7)液相物料加热次数2次。脱轻烃塔(8)的操作条件：操作表压为0.8MPa，塔顶温度为70℃，塔釜温度为180℃。溶剂回收塔(10)的操作条件：操作表压为0.7MPa，塔顶温度为100℃，塔釜温度为180℃。脱碳三塔(11)的操作条件：操作表压为0.6MPa，塔顶温度为60℃，塔釜温度为170℃。溶剂为30％苯+30％二甲苯+40％C6～C8抽余油三种物料组成的混合物。以重量计，塔顶分凝器气相物料(114)的0.8％返回到压缩机(4)入口。由此，蒸汽消耗为3.7吨/小时，电力消耗为850千瓦。
Claims (1)
1.一种吸收分离异丁烯装置轻烃的方法，异丁烷原料和水蒸汽101进入脱氢反应器1在催化剂的作用下反应生成包括异丁烯的产品气和水蒸汽102，经过冷凝器2和气液分离器3冷却冷凝，气液分离器3底部流出的冷凝水103外送，气液分离器3顶部流出的产品气104经过压缩机4加压，加压后的气相为加压产品气105送吸收塔5塔釜；加压后的液相为压缩机凝液111送到脱轻烃塔8进料口；补充溶剂110和冷却后的解吸塔7塔釜液相物料109合并进入吸收塔5塔顶吸收加压产品气105中的碳三及以上重组分，吸收塔5塔顶气相物料108外送；吸收塔5塔釜液相出料106与溶剂回收塔10塔釜液相出料116合并后与解吸塔7塔釜液相物料109在溶剂冷却器6内进行换热，解吸塔7塔釜液相物料109被冷却后与补充溶剂110合并进入吸收塔5塔顶，而被加热的液相物料107进入解吸塔7塔顶，在解吸塔7内液相物料107中的碳四组分及以下轻组分从溶剂中解吸出来，解吸塔7塔顶物料112和压缩机凝液111进入脱轻烃塔8，从脱轻烃塔8塔顶流出物料113进入塔顶分凝器9，塔顶分凝器气相物料114的一部分返回到压缩机4入口，脱轻烃塔8塔釜出料115进入溶剂回收塔10，溶剂回收塔10塔釜液相出料116与吸收塔5塔釜液相出料106合并后进入溶剂冷却器6，溶剂回收塔10塔顶出料117进入脱碳三塔11，塔顶出料118为碳三馏分外送，塔釜出料119为碳四馏分外送；其中，吸收塔5液相物料采用多次冷却、解吸塔7液相物料采用多次加热的工艺流程，吸收塔5采用不完全清晰分割法，保证塔顶不含碳三及以上重组分和溶剂，微量轻烃在后续的脱轻烃塔8中分离出来；解收塔7采用不完全清晰分割法，保证塔釜不含碳四组分及以下轻组分，微量溶剂在后续的溶剂回收塔10中分离出来；脱轻烃塔8采用不完全清晰分割法，保证塔釜不含甲烷/氢和碳二组分；溶剂回收塔10采用不完全清晰分割法，保证塔顶不含溶剂；以重量计，塔顶分凝器气相物料114的0.2～0.8％返回到压缩机4入口；脱氢反应器1的工艺条件：采用Pt/Cr/Al2O3催化剂、操作表压为0.15～0.45MPa、操作温度为520～640℃、异丁烷重量空速2.5～5.5小时-1、异丁烷/氢气摩尔比为2.0～3.8：1、异丁烷/水蒸汽摩尔比为0.2～0.8：1、异丁烷单程转化率为40％、异丁烯收率为42％；吸收塔5的操作表压为0.4～0.6MPa，塔顶温度为40～50℃，塔釜温度为45～55℃，吸收塔5液相物料冷却次数2～6次；解吸塔7的操作表压为0.4～0.6MPa，塔顶温度为90～100℃，塔釜温度为125～135℃，解收塔7液相物料加热次数2～6次；溶剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、C6～C8抽余油中的至少一种；脱轻烃塔8的操作条件：操作表压为0.6～0.8MPa，塔顶温度为50～70℃，塔釜温度为140～180℃；溶剂回收塔10的操作条件：操作表压为0.5～0.7MPa，塔顶温度为80～100℃，塔釜温度为160～180℃；脱碳三塔11的操作条件：操作表压为0.4～0.6MPa，塔顶温度为45～60℃，塔釜温度为135～170℃。
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